Сборник «Педагогика и логика» подготовлен к изданию



жүктеу 5.17 Mb.
бет16/32
Дата29.08.2018
өлшемі5.17 Mb.
түріСборник
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   32

В. М. Розин
ЛОГИКО-СЕМИОТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗНАКОВЫХ СРЕДСТВ ГЕОМЕТРИИ (к построению учебного предмета)


В педагогической литературе широко обсуждается вопрос, каким должно быть обучение в школе. Всеми признается, что современное обучение неудовлетворительно, что обучение будущих поколений нужно специально проектировать. Сейчас уже осознаны и сформулированы требования, предъявляемые к будущему обучению; поставлены проблемы, которые нужно решить, чтобы спроектировать такое обучение; намечены различные научные предметы, в которых эти проблемы могут быть решены. Однако специальных теоретических исследований, на основе которых только и можно будет построить в будущем новое, более эффективное обучение, пока мало. Объясняется это тем, что средства существующих наук недостаточно приспособлены для решения возникших педагогических проблем.

Важнейшей группой среди таких проблем является, в частности, определение содержания учебных предметов и роль в этой работе логических знаний.

В педагогической и психологической литературе уже показано, что при построении новых учебных предметов нужно учитывать строение и развитие соответствующих научных предметов1.

Действительно, чтобы составить учебник геометрии, нужно решить, например, как задавать геометрический материал: дать ли сначала определение геометрических фигур или научить рисовать различные фигуры, вводить ли знания теорем как результаты эмпирического измерения чертежа или как результаты доказательств; вводить ли аксиомы перед теоремами как эмпирически очевидные знания или после теорем как обоснование проведенного доказательства. Все эти и другие варианты «проиграны» в методической литературе, в различных школьных учебниках и пособиях, но практических результатов, говорящих прямо в пользу того или иного варианта нет.

В теоретическом же плане эти вопросы относятся к

_________



1 См. материалы дискуссии «Наука и учебный предмет». «Советская педагогика», 1965, № 7.

 Конец страницы 201 

 Начало страницы 202 

определению содержания геометрического обучения, к необходимости определить, какие содержания и в какой последовательности должны быть даны в обучении. Не именно для определения содержания обучения необходимы, как было показано в ряде работ, специальные логические знания. Так, для определения содержания геометрического обучения, необходимы логические знания о строении предмета геометрии и законах его формирования. Именно получение таких знаний и является целью данной работы.

Итак, задача нашего исследования — проанализировать строение и формирование предмета элементарной геометрии — встала в связи с проблемой определения содержания геометрического обучения. Именно эта проблема и задает те ограничения, которые должны быть наложены на изучаемый объект. Поскольку при определении содержания геометрического обучения одной из важнейших задач является определение функций и строения знаковых средств геометрии (геометрических знаний и объектов), образующих предмет геометрии на разных этапах его развития, и связи между ними, указанные ограничения, соответственно, сводятся к трем положениям. Необходимо проанализировать, во-первых, функции и строение знаковых средств, образующих развитое состояние предмета элементарной геометрии, во-вторых, функции и строение знаковых средств, образующих предшествующие в генетическом отношении состояния ппредмета геометрии; в-третьих, связи развития между знаковыми средствами элементарной геометрии.

Перейдем теперь к рассмотрению метода и средств, необходимых для решения этих трех групп задач.


1. МЕТОД ЛОГИКО-ЭМПИРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА РАЗВИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМ ЗНАНИЙ

§ 1. Способ моделирования объектов изучения в содержательно-генетической логике


1. Содержательно-генетическая логика изучает особые объекты: мыслительные деятельности, знания, процессы решения задач, которые не даны чувственному восприятию1. К этим объектам не могут быть применены практические

________


1 Характеристика некоторых из этих объектов дана ниже (см. $3 этой главы).

 Конец страницы 202 

 Начало страницы 203 

действия, выявляющие в них те или иные свойства, и поэтому их изучение и анализ строятся исключительно на основе репрезентации объектов изучения в моделях и понятийных описаниях, обслуживающих данные модели1.

Модели содержательно-генетической логики изображаются в различных структурных и блочных схемах (мы их приведем ниже). Двигаясь в понятийных описаниях и за счет этого рассматривая схемы как изображения объектов, исследователь оперирует со схемами как с моделями и тем самым изучает сами объекты, поскольку он может приписывать объектам те свойства, которые выявил в схемах.

2. В эмпирическом исследовании часто возникают ситуации, требующие особой деятельности моделирования на основе уже имеющихся схем. Такова, например, ситация, когда исследование проводится сразу в нескольких разных предметах, и необходимо с помощью схем одного предмета построить модели объектов изучения в других предметах. Обычно в этих ситуациях объект изучения задается с помощью ряда методологических понятий.

Моделирование объекта изучения, заданного таким образом, происходит в несколько этапов.

Прежде всего выделяются эмпирический материал и эмпирические знания. Под эмпирическим материалом мы понимаем различные чувственно данные эмпирические проявления объекта изучения (например, для языкового мышления эмпирический материал — научные тексты, для деятельности — объекты и продукты деятельности). Эмпирические знания — это знания, полученные при описании эмпирического материала в понятиях «предмета» методологии и философии.

Затем понятия, в которых описан эмпирический материал, ни понятия, в которых задан новый объект изучения, соотносятся с понятиями, обслуживающими схемы, имеющиеся у исследователя в старых предметах. В результате этой процедуры исследователь получает новое понятийное описание эмпирического материала и, соответственно, такое новое

______________



1 О функциях и употреблении моделей см.: Г. П. Щедровицки й. О различных планах изучения моделей и моделирования. Тезисы докладов и выступлений на симпозиуме «Метод моделирования в естествознании». Тарту, 1966; В. М. Розин . Логический анализ происхождения функций моделей, употребляемых в естественных науках, там же; А. С. Москава. Об одном способе исследования употребления моделей, там же; И. С. Алексеев. Модели и онтология, там же.

 Конец страницы 203 

 Начало страницы 204 

расчленение его, которое позволяет соотнести имеющиеся у исследователя схемы с эмпирическим материалом.

Сама процедура соотнесения эмпирического материала со схемами происходит на втором этапе, когда каждому элементу схемы ставится в соответствие элемент расчлененного эмпирического материала, а всей схеме в целом — определенная организованная система элементов. Такую процедуру мы будем называть наложением схем на эмпирический материал. Процедура наложения в конечном счете приводит к тому, что понятия, описывающие эмпирический материал, начинают относиться непосредственно к схемам, а связи между элементами схем начинают трактоваться как особые связи между элементами эмпирического материала1. Благодаря этому схемы приобретают соврешенно новое содержание, которое они не имели при употреблении в старых предметах. При адекватном описании этого нового содержания схема превращается в модель нового объекта изучения. Схема считается адекватной эмпирическому материалу, если, во-первых, с помощью модели, полученной на основе этой схемы, удается решить стоящие перед исследователем задачи (это главный критерий) и, во-вторых, становятся понятными особенности строения эмпирического материала, зафиксированные в эмпирических знаниях.

3. Итак, для моделирования и изучения объектов в эмпирическом исследовании необходимо заранее иметь схемы. При этом чем больше схем имеет исследователь, тем больший класс новых объектов он сможет промоделировать.

Чтобы расширить область объектов, которые молено моделировать и анализировать с помощью имеющихся схем, обычно развертывают эти схемы в другие, более сложные, например: связывают две одинаковые схемы через определенные элементы или развертывают один из элементов схемы до некоторой целой схемы. Встретив новый по строению объект, исследователь развертывает схемы до тех пор, пока не удается построить схему, удовлетворительно накладывающуюся на выделенный эмпирический материал, которую можно использовать как модель нового объекта.

_____________



1 Примером исследования, в. котором осуществлены процедуры наложения схем на эмпирический материал и даны более подробные характеристики самих этих процедур, может служить наша работа «функции символических и модельных средств в точных науках» (в сб.: «Проблемы методологии и логики даук»,, Томск, 1965)

 Конец страницы 204 

 Начало страницы 205 

4. Довольно часто новый объект имеет такое строение, что ни одна из уже построенных или развернутых схем не может быть использована для моделирования. В этом случае необходимо построить принципиально новую схему. Для этого нужно выдвинуть некоторую гипотезу о строении нового объекта1.

5. Схемы, которые используются для моделирования, могут быть интерпретированы на разный эмпирический материал и, соответственно, по-разному описаны. Поэтому одна и та же схема может выступать как модель разных объектов. Например, в содержательно-генетической логике можно выделить минимум два разных употребления одной и той же схемы: 1) Когда схема изображает строение некоторого объекта и 2) когда схема изображает развитие, возникновение, функционирование или изменение объекта. Соответственно в каждом случае изменяются понятия, обслуживающие схему, и «чтение схемы».

6. Практика логического исследования показывает, что для анализа некоторого ставшего состояния сложного развивающегося объекта намеченный выше путь анализа должен быть дополнен. Это обусловлено сложным строение-ем развивающихся объектов и относительной бедностью схем исследователя. Из предыдущего следует, что в любом случае для моделирования объекта изучения нужно выделить определенные схемы из схем, имеющихся у исследователя, развернуть выбранные схемы по некоторым правилам и построить целый ряд новых схем. Однако в случае моделирования развивающихся объектов необходимо, кроме того, наложить все выбранные, развернутые и построенные схемы на эмпирический материал в строго определенной последовательности, определяемой сложной структурой развивающегося объекта2.

_________

1 Необходимо отметить, что такая гипотеза не может быть сформулирована исходя из результатов анализа эмпирического материала. Она может быть получена только исходя из критического анализа других гипотез о строении данного объекта или объектов, подобных ему. Для построения схемы, соответствующей найденной гипотезе, необходимо изобразить в структурных или блочных схемах картину объекта, полученную при совмещении всех анализируемых гипотез.

2 Действительно, развивающиеся объекты на каждом этапе развития как бы «свертывают» в себе элементы и связи объектов предшествующих уровней, и благодаря этому их структура меняется и усложняется. Поэтому описать структуру объекта в ставшем состоянии можно лишь с помощью достаточно сложных схем, учитывающих процесс свертывания структур. Однако таких схем в распоряжении логики пока нет.

 Конец страницы 205 

 Начало страницы 206 

Однако ни выделенный исследователем эмпирический материал, ни выбранные схемы, ни наложение схем на выделенный материал не позволяют наметить те правила, по которым необходимо разворачивать выбранные схемы, и ту последовательность, в которой нужно осуществлять наложение схем, те знания, которые позволяют построить новые схемы. Именно в этом случае приходится обращаться к псевдогенетическому методу анализа, который регулирует наложение схем на эмпирический материал.


§ 2. Основные идеи псевдогенетического метода


1. Основной принцип псевдогенетического метода достаточно прост. Начинать анализ некоторого развивающегося объекта нужно с более простых, первичных его состоянии. Затем необходимо перейти к последующим, более сложным состояниям объекта, используя результаты, полученные на предшествующих этапах анализа. Именно таким пошаж-ным движением нужно дойти до того уровня развития объекта, относительно которого стоит задача исследования. Таким образом, псевдогенетический принцип задает основную линию анализа развивающихся объектов1.

В другом варианте анализ предшествующих состояний объекта заменяется анализом его составляющих и элементов, строение которых значительно проще, чем строение самого объекта. Реальный анализ, однако, представляет собой более сложный и отнюдь не линейный процесс, в котором учитывается не только зависимость анализа более сложных состояний объекта от более простых, но также и обратная зависимость анализа предшествующих этапов от того, какую исходную задачу и относительно какого этапа развития нужно решить. Поэтому реальный анализ состоит из двух взаимно обратных процессов: из процесса «сведения» (движения в анализе от более сложных состояний объекта к более простым) и «выведения» (движения в анализе от более простых, предшествующих состояний объекта к более сложным). Оба эти процесса объединены отношениями управления, взаимно обусловливая друг друга.

Дальше мы рассмотрим более подробно методику сначала

_____________



1 Этот метод анализа применим к развивающимся объектам только в том случае, если сохранился эмпирический материал, соответствующий в генетическом отношения различным состояниям этого объекта.

 Конец страницы 206 

 Начало страницы 207 

процесса выведения, а потом сведения.

1.1. В процессе выведения исходное состояние объекта выделяется по характеру средств, которые имеет исследователь: анализ начинается с такого этапа развития, который можно промоделировать в имеющихся схемах. Исследование на первом этапе можно изобразить следующим образом:

где S1 — объект на первом этапе развития; Эм1 — эмпирический материал для этого этапа; С1 — схемы, с помощью которых строится модель объекта S1; М1 — сама модель; горизонтальная черта — связь между объектом и его проявлениями, зафиксированными в эмпирическом материале, а сложный знак — процедура наложения схемы на эмпирический материал, в результате которой схема становится моделью (при другой интерпретации этот же знак может рассматриваться как изображение связей или отношений между эмпирическим материалом, схемой и моделью).

На следующем этапе анализа переходят к более сложному состоянию развивающегося объекта S — объекту S2 с соответствующим эмпирическим материалом Эм2, для объяснения которого уже не оказывается готовых схем. Исходную и конечную ситуацию в этом случае можно изобразить в следующих схемах:



где стрелками обозначены соответственно, связи развития между состояниями развивающегося объекта и связи между соответствующими моделями.

Анализ второй из этих схем позволяет утверждать, что между схемами С1 и С2 должны существовать строго определенные связи, детерминированные связями между состояни-

 Конец страницы 207 

 Начало страницы 208 

ями S1 и S2 и их моделями М1 и М2. Действительно, характер связей между состояниями S1 и S2 должен детерминировать характер связей между моделями этих состояний М1 и М2, а характер связей между моделями, в свою очередь, детерминирует характер связей между их схемами С1 и С2. Этот факт показывает, что при построении схем С2(Сз, С4,...) нужно учитывать строение схем С12, С3, С4,...).

1.2. Новые схемы С2, связанные с С1, можно получать, как мы выяснили раньше, двумя способами: или путем развертывания имеющихся схем, или путем построения принципиально новых схем.

При построении новых схем из уже имеющихся нужно, во-первых, выбрать специальные схемы Сх и, во-вторых, построить правила развертывания схем Сх в С2*. В самом простом случае в качестве схем для развертывания Сх можно использовать схемы С1. Правило развертывания необходимо получить чисто дедуктивным путем в логике развертывания структурных схем. Пригодность полученного правила всегда можно проверить путем наложения полученных схем на эмпирический материал Эм2.

Второе и все последующие состояния развивающегося объекта S необходимо выбирать так, чтобы переход от предыдущего состояния к последующему (т. е. определенный этап процесса развития) можно было проанализировать с помощью имеющихся у исследователя средств и правил развертывания. Это позволяет свести решение сложной задачи по анализу конечного состояния объекта S к решению простых задач по переходу от одного состояния к другим.

______________

* Строение самих схем потенциально задает много способов их развертывания. Вот, например, некоторые возможные развертки схемы, представляющей собой структуру из двух элементов, обозначенных кружочком и квадратиком (черточками обозначены связи или отношения, объединяющие элементы в структуру).


 Конец страницы 208 

 Начало страницы 209 

1.3. В более сложном случае, когда схемы С2 невозможно получить из схем С1, нужно выдвинуть гипотезу о строении объекта S2. При этом необходимо использовать знание о том, что объект S2 есть следующий этап развития объекта S1. Это означает, что модели этих объектов М1 и М2 должны иметь целый ряд общих составляющих.

На основе выдвинутой гипотезы строится лишь гипотетическая модель М12. Соответственно, и анализ этой модели с помощью средств структурно-функционального метода позволяет построить лишь гипотетические схемы С12- Гипотетические схемы могут считаться пригодными для исследования, если с ними осуществлены еще две процедуры: во-первых, если схемы С12 соотнесены с эмпирическим материалом Эм2 и проверена возможность наложения их на этот материал; во-вторых, если построено специальное рассуждение, в котором устанавливаются связи между схемами С1 и С12. Только в этом случае гипотетические схемы С12 можно считать искомыми схемами С2, а модель М12 — моделью М12 Если же схемы С12 неудовлетворительно накладываются на эмпирический материал Эм2 или же не удается построить рассуждение, связывающее схемы С'2 со схемами С1, то приходится видоизменять как исходную гипотезу о строении объекта S2, так, соответственно, и модель М12 и схемы С12 2. Промоделировав строение объекта С2, исследователь перехоит к следующему, более сложному объекту S3 (это третье состояние развивающегося объекта) и строит его модель М3 уже на основе модели М2 и т.д., до тех пор, пока он йе построит модель нужного обекта sk. В результате такой процедуры моделирование сложного развивающегося объекта sk сводится к моделированию последовательности более простых объектов S1, S2, ..., sк1.

3. Процедура выведения, описанная в предыдущих пунктах, может быть осуществлена только в том случае, если предварительно проведена процедура сведения, т. е. подобран, организован и проанализирован эмпирический материал, соответствующий задаче и методу псевдогенетического анализа. Здесь прежде всего обсуждаются проблемы четкого выделения и ограничения эмпирического материала, фикси-

_____________

1Нужно заметить, что в результате псевдогенетического анализа исследователь получает три продукта: последовательность моделей, изображающую развитие некоторого объекта, группу новых схем, и новые правила, позволяющие развертывать исходно заданные схемы.

 Конец страницы 209 

 Начало страницы 210 

рующего проявления объекта изучения на разных этапах его развития.

Решение этих проблем, поставленных относительно эмпирического материала, тесно связано с решением других промежуточных исследовательских задач: с выбором схем для моделирования того или иного состояния развивающегося объекта, с определением направления, в котором нужно развернуть схемы, а также с гипотезами о строении объекта. Такая связь обусловлена функциями и строением эмпирического материала.

В логических исследованиях эмпирический материал в широком смысле образует две составляющие: 1) научные тексты и 2) эмпирические знания, полученные в результате понятийного описания текстов. В процессе моделирования эти составляющие используются по-разному и для разных целей. На тексты исследователь накладывает схемы с тем, чтобы промоделировать некторый объект, а эмпирические знания он объясняет, т. е. получает их заново, исходя из построенных моделей, чтобы проверить истинность построенных схем. Поэтому эмпирические знания должны детерминировать выбор самих схем, направление их развертывания, характер гипотез о строении того или иного состояния объекта. В то же время, поскольку эмпирические знания получаются в процессе понятийного описания текстов, существует и обратная зависимость, а именно зависимость получения эмпирических знаний от характера схем и понятий, которые имеет исследователь.

Таким образом, эмпирические знания обладают двоякой природой: с одной стороны, это знания эмпирические (т. е. знания, полученные при анализе текстов и выражающие особенности их строения), а с другой стороны, это знания, сходные по некоторым признакам с теоретическими, поскольку они получены с помощью общих схем и понятий. Кроме того, мы можем сделать вывод, что один из этапов сведения — получение эмпирических знаний (этот этап мы будем называть функциональным анализом). Именно функциональный анализ позволяет более точно отобрать тексты, предназначенные для решения поставленной задачи, и организовать их в такую последовательность, которая фиксирует этапы развития заданного объекта S. Рассмотрим, благодаря чему это возможно.

3.1. Функциональный анализ начинается с выделения текстов, фиксирующих развитое состояние объекта, которое)

 Конец страницы 210 

 Начало страницы 211 

необходимо проанализировать. Для этого по исходной задаче подбирается некоторая группа текстов. Например, если стоит задача проанализировать предмет элементарной геометрии, то в качестве такой группы берутся тексты «Начал» Евклида.

Затем, анализируя выделенные тексты, получают эмпирические знания. В качестве средств при этом используются: 1) схемы и понятия традиционной философии, б) схемы и понятия содержательной логики, в) представления об объекте, применявшиеся на разных этапах исторического развития того предмета, к которому относятся выделенные тексты, и работ по его обоснованию1.

Из полученных эмпирических знании выбираются такие, в которых отражены проявления выделенного для изучения объекта, а также связи и отношения между различными проявлениями. Дальнейшее использование выбранных эмпирических знаний помогает опустить все тексты, не связанные ее проявлениями объекта изучения, подобрать добавочные тексты, более детально фиксирующие те или иные проявления, а также выделить тексты, отражающие предшествующий этап развития объекта2.

3.2. Эти последние тексты, в свою очередь, должны быть проанализированы для получения эмпирических знаний. За счет этого анализа удается опять уточнить область текстов и выделить тексты, фиксирующие следующее состояние объекта и т. д. Эта процедура повторяется до тех пор, пока не получают такое состояние объекта, которое удается проанализировать с помощью имеющихся у исследователя средств (схем и понятий).

4. Затем начинается процедура выведения, уже описанная нами. Причем обычно процедура сведения на этом не закан-

____________



1 Такой широкий набор средств позволяет получить максимум эмпирических знаний и тем самым более полно проанализировать интересующий исследователя объект. Все четыре указанных здесь предмета (философия, логика, история и обоснование) дополняют друг друга: философия позволяет расширить область средств логики, а обоснование и история наук — получить знания, которые в логике должны быть объяснены или сняты.

2 На этом уровне анализа предполагают, что генетические отношения развертывались в реальном историческом времени. Поэтому тексты, фиксирующие предшествующие в генетическом отношении проявления объектов, подбираются по двум параметрам: 1) они должны фиксировать выделенные при анализе текстов проявления объекта и 2) относиться к предшествующему во времени периоду. В дальнейшем-порядок расположения текстов должен быть уточнен в соответствии с логически реконструированной историей развития объекта.

 Конец страницы 211 

 Начало страницы 212 

чивается, поскольку в результате первого этапа выведения приходится уточнять выделенный вначале эмпирический материал. Это связано с тем, что в выведении строятся модели состояний развивающегося объекта и, следовательно, по моделям могут быть уточнены проявления этих состояний (по этим состояниям уточняется и эмпирический материал).

В свою очередь, уточнение эмпирического материала делает необходимым осуществить повторное, более точное сведение и выведение.

Повторное выведение заставляет уточнять еще раз эмпирический материал, а это, в свою очередь, вызывает еще один цикл сведения и выведения. Описанный здесь процесс повторяется несколько раз, до тех пор пока не выделяется эмпирический материал, адекватно фиксирующий проявления развивающегося объекта1.


§ 3. СХЕМЫ И ПОНЯТИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ


Итак, наличие у исследователя схем и понятий — необходимое условие как процесса сведения, так и выведения. Поэтому мы в первую очередь охарактеризуем схемы и понятия, которые вместе каждый раз дают то или иное представление объекта изучения.

Представления о строении знаний. В содержательно-генетической логике любое знание должно быть представлено как сложное образование, включающее в себя три элемента: объективное содержание, знаковую форму, связь между объективным содержанием и знаковой формой (знаковая форма определенным образом замещает, или фиксирует, объективное содержание)2.

Под объективным содержанием понимаются те отношения и свойства объектов, которые вычленяются в объектах при включении их в действия или операции. Под знаковой формой понимаются те знаковые материалы, в которых фиксируется вычлененное в объектах объективное содержа-

___________



1 При изложении исследования обычно дается только окончательный вариант выведения.

2 См.: Г. П. Щедровицкий. О строении атрибутивного знания. Сообщения I—VI. «Доклады АГШ РСФСР», 1958, № 1, 4; 1959, № 1, 2, 4; 1960, № 6; «Языковое мышление» и методы его исследования». Автореферат, канд. дисс. М., 1964; «О различии исходных понятий формальной и содержательной логик». В сб.: «Проблем» методологии и логики наук»? Томск, 1962.

 Конец страницы 212 

 Начало страницы 213 

ние и которые замещают или выражают для определенной группы свойств данные объекты. Под связью объективного содержания со знаковой формой понимается связь, объединяющая объективное содержание и знаковую форму в единое образование — знание.

На схеме описанную структуру любого знания можно изобразить так:

где (А) — знаковая форма; Z — объективное содержание; || — связь (значение). Эти схемы употребляются в методологических рассуждениях, когда нужно наметить общий путь исследования и не требуется детальных эмпирических разработок.

Поэтому для моделирования обычно употребляются схемы другого вида:



которые вместе с тем могут интерпретироваться как схемы значений знаков1.

Элемент (А) в этих схемах называется знаковой формой, элементы X и Y — объектами, Д (дельта) — действием сопоставления.

______________

1См.: В. М. Розин. Функции символических и модельных средств в точных науках. В. сб.: «Проблемы методологии и логики наук». Томск, 1965; Г. П. Щедровицкий . О различений исходных понятий формальной и содержательной логик. В сб.: «Проблемы методологии и логики наук». Томск, 1962; Г . П. Щедровицкий. Исследование мышления сетей на материале решений арифметических задач. В, сб.: «Развитие познавательных и волевых процессов у дошкольников». М, І965.

 Конец страницы 213 

 Начало страницы 214 

Схема (2) читается так: объект X включается в действие сопоставления Δ (X сопоставляется по какому-либо отношению с общественно-фиксированным эталоном Э)1, которое создает объективное содержание ХΔ; последнее затем относится обратно к объекту X (стрелка вниз).

Схема (3) читается иначе: объект X включается в действие сопоставления Δ; объективное содержание Х Δ, вычлененное при этом, фиксируется в знаковой форме (А) (стрелка вверх); затем с помощью знаковой формы (А) в действии построения строится, создается объект Y; здесь знаковая форма (А) задает общественно-фиксированный эталон, определяющий в действии вид и характер объекта Y. Таким образом, чтение схемы (3) предполагает разложение ее на две более простых схемы2:

Схему (3) можно проиллюстрировать на материале пересчета и отсчета. При пересчете в качестве объекта X выступает пересчитываемая предметная совокупность, в качестве знаковой формы (А)— цифра, фиксирующая количество элементов в этой совокупности, а в качестве действия сопоставления Δ — сопоставление подсчитываемой совокупности с эталонным множеством, представленным в современной арифметике натуральным рядом чисел. Аналогично и для второй половины схемы (3): знаковая форма полученного при пересчете числа используется теперь для отсчета.

Представления о строении мыслительной деятельности. В нашем исследовании мыслительная деятельность рассматривается в двух предметах:

___________

1См.: Г. П. Щедровнцкнй.В. М. Розив. Концепция лингвистической относительности Б. А. Уорфа в проблемы исследования «языкового мышление». В сб.: «Семиотика и восточные языки». М., 1967.

2 Нередко действие построения имеет такое строение» что если объект Y включить в действие сопоставления А. то снова получится та же знаковая форма (А).

 Конец страницы 214 

 Начало страницы 215 

а) в первом предмете мыслительная деятельность рассматривается как система операций, с объектами и знаками. Здесь вводится условное понятие операционального акта, изображаемого схемой



Она содержит знаки исходных объектов А и конечных В полученных при применении к ним операций ▲12к, (далее везде в тексте просто Δ), стрелкой обозначена связь между объектами А, включенными в операции Л и объектами В, полученными в результате осуществления операций.

Схему (6) можно проиллюстрировать на материале геометрии. Пусть, например, в чертеже треугольника ABC выделяются треугольники ABD и BCD Если теперь рассмотреть чертеж треугольника ABC как объект А, чертежи треугольников ABD и BCD как объекты В1 и В2, то указанный процесс выделения фигур как операциональный акт деятельности можно изобразить так:





где ∆1 — выделение треугольника ABD, ∆2 — выделение треугольника BCD;

б) во втором предмете мыслительная деятельность изображается с помощью различных блок-схем. В данной работе нам понадобится блок-схема, содержащая шесть блоков (составляющих).

Мыслительная деятельность, изображенная в ней, харак-

 Конец страницы 215 

 Начало страницы 216 

теризуется: а) задачей или проблемой (блок 1), б) методом решения задачи (блок 2), в) объектом задачи (блок 4), г) процедурой решения задачи (блок 3), д) средствами, используемыми при решении задачи (блок 5), е) продуктом решения задачи (блок 6). Мыслительная деятельность — это всегда решение строго определенной задачи или набора задач. Для этого на основе средств и метода строят процедуру по «переработке» или преобразованию объектов в продукты. Каждый блок этого изображения, в свою очередь, характеризуется определенным набором функций. Они определяют, с одной стороны, характер и строение наполнения блока, т. е. того образования, которое «несет» указанный набор функций, и, с другой стороны, возможные виды употребления этого наполнения.


 Конец страницы 216 

 Начало страницы 217 

В мыслительной деятельности материальную форму существования наполнения того или иного блока (чаще всего блоков «объект», «средства», «продукт») обычно образуют знаки. Следовательно, можно сказать, что наборы функций, которые «несут» на себе знаки, детерминируют как их употребление, так и строение. Поэтому, рассматривая переход знака как наполнения из одного блока в другой (т. е. смену внутри деятельности функций знака), можно определить изменение употреблений этого знака, а затем и соответствующее изменение его строения. Именно этот прием используется дальше в процессе выведения. Например, ниже мы покажем, что изменение функций и употребления таких знаковых средств геометрии, как чертежи и геометрические термины (они из блоков средств переходят в блок метода), приводит к изменению их строения.

В ходе выведения при построении более сложных моделей мы будем соединять схемы типа (3) со схемами типа (6). Например, ниже встретятся схемы типа:

Эту схему нужно читать следующим образом. Объект X включается в действие сопоставления Д, результат сопоставления фиксируется в знаковой форме (А):

Знак (А) уже как объект (т. е. в функции объекта) включается в операцию Д:

 Конец страницы 217 

 Начало страницы 218 

где кривой стрелкой обозначена смена функций знака, а символ [А] обозначает тот же знак, но ставший по отношению к операции А объектом.

В результате осуществления операции получается объект В:



По объекту В, который используется уже как знак (В), строится в действии построения V объект Y:

Механизмы, обеспечивающие развитие знаний. Новые знаковые средства возникают и развиваются внутри и на основе уже сложившейся мыслительной деятельности. Толчком к этому служат появляющиеся в мыслительной деятельности затруднения, или так называемые ситуации разрыва.

Ситуация разрыва — это состояние, когда должна быть осуществлена некоторая деятельность, но в то же время в силу ряда причин она не может осуществиться. Назовем некоторые из этих причин: 1) отсутствуют или разрушены объекты или средства деятельности; 2) процедура деятельности стала настолько громоздка, что деятельность или нерационально осуществлять, или невозможно транслировать (т. е. невозможно обучать такой деятельности других).

Ситуация разрыва на первом этапе (до образования греческой культуры) снималась случайно, в силу некоторых естественных механизмов. В дальнейшем ситуаций разрыва стали осознаваться и сниматься за счет того, что формулировались специальные проблемы и задачи, решение которых позволяло снять ситуацию разрыва.

Функционирование естественных механизмов можно охарактеризовать таким образом: 1) чисто случайно или для решения каких-то побочных задач строится система действий и операций со знаками и объектами — она изображается с помощью схем типа (6) и (7); 2) применение этой

 Конец страницы 218 

 Начало страницы 219 

системы действий и операций приводит к ликвидации ситуации разрыва, т. е. удается получить необходимый продукт; 3) осознание этого заставляет общество в целях воспроизводства и трансляции случайно сложившейся системы действий и операции закрепить ее в специальных знаковых формах (в результате и образуются новые знания и процедуры).

Новые знания нужны для фиксации в специальных формах связей между знаками и объектами, сложившихся в указанной системе действий и операций1.

Необходимыми условиями такой фиксации являются: а) (в объективном плане) образование действий сопоставления и б) (в субъективном плане) наделение одних элементов сложившейся системы действий свойствами, которые принадлежат другим элементам. При этом, кроме того, возникают новые задачи и метод, поскольку нужно транслировать и воспроизводить целиком всю систему случайно сложившихся действий и операций2.

§ 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭМПИРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА


Еще одно необходимое условие псевдогенетического анализа — правильное выделение эмпирического материала по исходной задаче и его первичный функциональный анализ.

Наша исходная задача — проанализировать развитие и употребление геометрических знаний и других знаковых средств геометрии (чертежей, алгоритмов). В качестве эмпирического материала для этого анализа мы выбрали математические тексты народов древнего Египта, Вавилона, Греции, начиная со II тысячелетия до н. э. и кончая примерно 500 г до н. э. (пифагорейская школа). В них отражены первые этапы развития геометрических знаний. Такое ограничение эмпирического материала объясняется тем, что в пифагорейской школе строение доказательств и геометрических знаний приближается к строению знаний в современной элементарной геометрии и в то же время еще достаточно просто. Поэтому состояние геометрического предмета, сложившееся в пифагорейской школе, можно считать тем, которое необходимо проанализировать в исходной задаче.

_____________

1 Для изображения возникновения новых знаний мы используем схемы типа (2) и (3).

2 Возникновение новых задач и методов изображается в схемах типа (3). (2) и (4)

 Конец страницы 219 

 Начало страницы 220 

Опишем теперь более подробно эмпирический материал1.

1. Эмпирический материал разбивается на три области. К первой относятся древнегреческие математические тексты; в них отражено формирование процедуры доказательств теорем и возникновение первых знаний типа «фигура А равна фигуре В»; «элемент (фигуры) А параллелен элементу В». Ко второй — тексты вавилонской математики, главным образом тексты решений арифметико-геометрических и геометрических задач. К третьей — древнеегипетские и вавилонские тексты, в которых имеются планы полей и алгоритмы вычисления площади полей.

2. Древнегреческие математические тексты, в свою очередь, удобно разбить на две части: на тексты, в которых впервые используются знания отношений («равно», «больше», «меньше», «параллельно») между фигурами и их элементами (Фалес и другие геометры, идущие непосредственно за ним), и те, в которых даны первые доказательства теорем (пифагорейская школа). Некоторые сведения об этих периодах имеются у историков математики древней Греции.

В беглом обзоре истории геометрии неоплатоник Прокл утверждает, что Фалес первый доказал теорему: «Диаметр делит круг пополам». Кроме многих других теорем (предложений), он нашел также предложение о равенстве углов при основании равнобедренного треугольника. Согласно греческому историку математики Евдему, Фалес открыл также, что при пересечении двух прямых получаются равные углы, но не дал для этого никакого научного доказательства. Он также знал теорему о равенстве двух треугольников, имеющих равными сторону и два угла2.

Следующий этап в развитии греческой геометрии связан с пифагорейской школой. Согласно Евдему, пифагорейцы открыли предложение о том, что в каждом треугольнике сумма углов равна двум прямым. Эту теорему они доказывали так: «Пусть АВГ будет треугольник. Проведем через А прямую ДЕ, параллельную ВГ. Так как ВГ и ДЕ параллельны, то накрестлежащие утлы равны; следовательно, угол ДАВ равен углу АВГ и угол ЕАГ равен углу АГВ. Прибавим с обеих сторон угол ВАГ. Тогда углы ДАВ, ВАГ и ГАЕ,

____________

1 Тексты и эмпирические знания, приведенные ниже, получены в результате процессов сведения и выведения, которые мы здесь не описываем (см. § 2 и 3).

2 См.: Ван-дёр-В арден. Пробуждающаяся наука. Фйзматгиз. М;, 1959. стр. 121 —125.

 Конец страницы 220 

 Начало страницы 221 

составляющие вместе два прямых угла, должны равняться сумме трех углов треугольника. Следовательно, сумма углов треугольника равна двум прямым»1. Таким образом,



пифагорейцы знали уже много теорем (например, о равенстве накрестлежащих углов у параллельных: «при пересечении параллельных линий накрест лежащие углы равны») и имели достаточно строгую форму доказательства.

При функциональном анализе этих текстов мы получили следующие результаты2.

1) В доказательстве теорем участвуют минимум четыре типа геометрических знаний (см., например, приведенное выше доказательство): знания типа «если ..., то ...», «если углы накрестлежащие, то они равны», знание типа «фигура А равна фигуре В»—« угол ∆АВ равен углу АВГ», типа ««это фигура А»—«фигура АВГ — треугольник», типа «это фигура А с определенным соотношением элементов»—«углы ЕАГ и ГАЕ равны», «прямые ∆АЕ и ВГ параллельны» и т. п. В доказательстве используются также два типа объектов оперирования: чертежи, изображающие фигуры, и различные геометрические знания (функцию объектов они имеют в формальных рассуждениях)3.

_____________



1 см.: там же, стр. 163—164.

2 Функциональный анализ некоторых фрагментов элементарной геометрии осуществлен в следующих работах: В . М . Розин , А . С . Москаева. К анализу строения системы знаний «Начал» Евклида. Сообщения I и П. «Новые исследования в педагогических науках», сб. VIII, 1968; сб. IX, 1967; В . М . Розин. Анализ способов деятельности в геометрии, представленных в виде сложной системы. В сб.: «Вопросы активизации мышления и творческой деятельности учащихся» (Тезисы докладов). М., 1964; В. М. Розин. Анализ знаний, образующих систему. В сб.: «Проблемы исследования систем и структур». М., 1965.

3 См.: В. М. Розин,А. С . Москаева. К анализу строения системы знаний «Начал» Евклида. Сообщение II. «Новые исследования в педагогических науках», сб. IX, 1967.

 Конец страницы 221 

 Начало страницы 222 

2) Возможность получить в доказательстве одни геометрические знания на основе других, полученных ранее, и тем самым установить связи между знаниями-теоремами определяется прежде всего строением фигур и возможностями преобразования их друг в друга1. Так, у пифагорейцев теорема о сумме углов треугольника связана с теоремой о накрестлежащих углах. Эта связь возникает благодаря тому, что в процессе доказательства теоремы проводится прямая ДАЕ, преобразующая исходную фигуру доказываемой теоремы — треугольник — в другую фигуру, к которой уже применяются известные теоремы, в частности теорема о накрестлежащих углах.

3) Доказательство, как способ получения новых знаний, включает в себя по крайней мере три типа действий: а) преобразование объектов-фигур и последующее рассмотрение чертежа преобразованной фигуры в виде множества различных фигур (в приведенном чертеже можно выделить треугольник, параллельные линии, накрестлежащие углы и другие фигуры); б) получение одних знаний из других по формальным правилам; в) получение знаний путем рассмотрения чертежей, изображающих фигуры, и отнесения знаний к чертежам2. Например, в этой же теореме к построенной линии ДАН было отнесено знание «ДАЕ параллельна ВГ», затем уже при рассмотрении преобразованного таким образом чертежа было получено знание, что «углы ДАВ, ВАГ и ГАЕ составляют две прямые».

4) Кроме того, было выдвинуто предположение, что доказательство теорем происходит за счет единого движения, одновременно включающего в себя эти действия3.

Попытка изобразить доказательство в виде такого движения и привела к проблемам псевдогенетического анализа, к проблемам формирования геометрических объектов, знаний разного типа и доказательства как единого движения в объектах и знаниях4.

3. В Вавилонских математических текстах мы теперь находим несколько типов задач арифметического, геометрического и арифметико-геометрического вида. Разобьем их на четыре класса.

____________

1 См.: та же работа. Сообщение I. «Новые исследования в педагогических науках», сб. VIII, 1966.

2См.:та же работа. Сообщение II. :

3См.:В. М. Розин.А. С. Москаева. К анализу строения системы знаний «Начал» Евклида. Сообщение П.

4 См.: там же .

 Конец страницы 222 

 Начало страницы 223 

В первый класс входят задачи, которые мы условно будем называть прямыми. В их условии обычно требуется вычислить площадь поля, полученного при соединении или разделении других полей. Например, в древнем Египте и Вавилоне решалась такая задача: «Площадь одного поля 5, другого 6; нужно определить площадь поля, полученного ют соединения этих двух полей»1.

Второй класс образуют задачи, которые мы будем называть обратными. В их условии обычно дана величина площади поля и одной из сторон и нужно определить величину другой стороны или известна площадь квадратного поля («Поле, площадь его 16, сколько сторона») и необходимо вычислить сторону2.

Третий класс образуют собственно геометрические задачи. В их условии даны величины одних элементов фигур и нужно найти величину других элементов. Такова, например, задача (условие дано в современной терминологии): «Дан



прямоугольный треугольник, разделенный линией, параллельной одному катету, на две части: отрезок катета, образующий сторону трапеции, равен 20, отрезок катета, образующий сторону треугольника, равен 30, площадь получившейся трапеции 320; требуется определить основание трапеции и линию, разделившую треугольник на две фигуры»3. Наконец, древние математики решали большой класс задач, которые в современной терминологии можно назвать задачами на решение полных и неполных квадратных уравнений и задачами на решение системы уравнений канонического типа4. Например, в текстах древнего Вавилона

__________



1 А . А. Вайман. Шумеро-вавилонская математика. М., 1961, стр. 257.

2 Решение обратных задач приведены там же, стр. 11.

3 А . А. .Вайман. Шумеро-вавилонская математика. М., 1961, стр. 110.

4См.: там же, стр. 147—149; Б. Л. Ван-дер-Варден Пробуждающаяся наука, стр. 93—97.

 Конец страницы 223 

 Начало страницы 224 

мы встречаем такие задачи: «Три поля квадратной формы 27, узнай сторону» (мы бы сейчас составили уравнение: Зх2=27); или: «Площади двух квадратов я сложил: 1680; сторона второго квадрата равна 1/4 первого, узнай стороны квадратов» (х22=1680, х=1/4у); «Два поля сложены: 60; поле над полем на 20 выдается; каковы мои поля?» (х+у=60, х—у=20) и т. п.

Историки математики уже давно обсуждают возможные способы решения этих задач у вавилонян и задаются вопросами. Какие средства использовали вавилонские математики при решении задач — чертежи, или алгебраические соотношения, или правила, предписания? Каков способ решения этих задач — арифметический, алгебраический или геометрический? Какая необходимость заставила формулировать и решать эти задачи? Одни исследователи, например, Нейгебауэр и Ван-дер-Варден, утверждают, что способ решения этих задач был чисто алгебраический; другие, например С. Я. Лурье, склоняются к геометрическому способу; третьи, например А. А. Вайман, считают, что одни задачи были решены арифметическим способом, а другие — геометрическим '.

Такие представления при оценке уровня знаний древних математиков постоянно приводят к парадоксам. Действительно, если вавилонские математики преобразовывали чертежи, или, более того, алгебраические уравнения, то как получилось, что геометрия и алгебра возникли через несколько тысяч лет? Историки математики отвечают: вавилоняне по существу пользовались геометрией (алгеброй), у них по существу был геометрический (алгебраический) способ мышления, но они не имели современной символики и не оформляли всех выкладок на бумаге. Все важнейшие геометрические преобразования совершались в уме. Отсюда естественно следует вывод о том, что уровень мышления у древних математиков был выше, чем у современных, поскольку ни один современный математик без современной символики и оформления не осуществит тех вычислений и преобразований, которые якобы делали вавилонские и египетские математики в уме.

____________

1 См. более подробно: Б. Л. Ван-дер-Варден. Пробуждающаяся наука. М., 1959, стр. 97, 99; О . Нейгебауэр. Лекции по истории античных математических наук. Л., 1937, стр. 8—12, 193—205, 233—239, 196—223; А. А. Вайман. Шумеро-вавилонская математика. М., 1961, стр. 99—102, .) 123—133.

 Конец страницы 224 

 Начало страницы 225 

Помимо проблем, которые поставили историки математики, ряд проблем возникает в функциональном анализе решений задач. Вот некоторые из них. Как сформировались вавилонские задачи? Какие знаковые средства используются при решении этих задач? Каково строение таких составляющих деятельности по решению вавилонских задач, как «условие задачи», «процесс решения», «метод решения». Какие образования выступают в функции объекта вавилонских задач и каково их строение?

Наконец, возникает ряд проблем в связи с процессами сведения и выведения. Какие затруднения в вавилонской математике заставляют переходить от решений арифметических задач к введению знаний типа «фигура А равна фигуре В», знаний типа «если ..., то ...», к доказательству теорем? Какую роль при формировании геометрических знаний и доказательств играли процессы решения вавилонских задач и знания, полученные и используемые в этих процессах? Каков механизм перехода от вавилонской математики к греческой?

4. Рассмотрим теперь тексты, образующие третью область эмпирического материала,— древнеегипетские и вавилонские математические тексты. Они отражают возникновение и формирование элементов геометрического знания в связи с производственными задачами.

По преданиям, геометрия возникла в связи с решением задач, вставших в земледелии. Разливы рек смывали границы полей, и для того, чтобы их восстанавливать, народы древнего Египта, Вавилона, Китая использовали планы полей и алгоритмы вычисления площадей2.

Планы полей представляли собой грубо начертанные от руки изображения границ полей (обычно в форме треугольника, прямоугольника и трапеции), на которых были проставлены размеры сторон полей и иногда величина площадей2.

Первые способы вычисления площадей полей представляли собой обыкновенный счет и отсчет: величина поля измерялась количеством мер зерна, засеянного на данном поле.

Позднее появляется способ измерения и вычисления пло-


___________

1 См.: Б. Л. Ван-дер.-Варден. Пробуждающаяся наука., стр. 17; О. Нейгебауэр. Лекции по истории античных математических наук, стр. 186.

2 См.: Б. Л. Ван-дер-Варден . Пробуждающаяся наука, стр. 17; О. Нейгебауэр. Лекции по истории античных математических наук, стр. 186.

 Конец страницы 225 

 Начало страницы 226 

щадей полей, приближающийся к современному. Например, для подсчета площади прямоугольного поля сначала измерялись две его смежные стороны, затем числа, полученные при измерении, перемножались. Каждое вычисление обычно сопровождалось условием задачи и рисунком1.

Например:

В связи с анализом указанного эмпирического материала можно поставить вопросы, аналогичные тем, которые мы перечислили для второй области. Какие средства использовали египетские и вавилонские математики при решении задач на вычисление площадей полей? Каково строение составляющих деятельности по решению этих задач (условия задачи, процесса решения, метода решения)? Как сформировывались задачи на подсчет площади? Каково строение деятельности, направленной на восстановление и измерение полей, какую функцию в этой деятельности выполняют планы полей? Какую роль при формировании процессов решения арифметических и арифметико-геометрических задач играли алгоритмы вычисления площадей и планы полей? Какие механизмы обеспечили переход от восстановления и измерения полей к процессам решения арифметических и арифметико-геометрических задач? Как и в связи с чем эти механизмы сформировались?



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   32


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет